Interakcja i struktura IRNA, tRNA, RRNA - trzech głównych kwasów nukleinowych, jest uważana przez taką naukę jak cytologia. Pomoże to dowiedzieć się, jaką rolę pełni transport kwasu rybonukleinowego (tRNA) w komórkach. Ta bardzo mała, ale jednocześnie niezaprzeczalnie ważna cząsteczka bierze udział w procesie łączenia białek tworzących organizm.
Jaka jest struktura tRNA? Bardzo interesujące jest przyjrzenie się tej substancji „od środka”, poznanie jej biochemii i roli biologicznej. A także, w jaki sposób struktura tRNA i jego rola w syntezie białek są ze sobą powiązane?
Co to jest tRNA, jak to działa?
Transportowy kwas rybonukleinowy bierze udział w budowie nowych białek. Prawie 10% wszystkich kwasów rybonukleinowych to transport. Aby wyjaśnić, z jakich pierwiastków chemicznych powstaje cząsteczka, opiszemy strukturę drugorzędowej struktury tRNA. Struktura drugorzędowa uwzględnia wszystkie główne wiązania chemiczne między pierwiastkami.
To makrocząsteczka składająca się z łańcucha polinukleotydowego. Znajdujące się w nim zasady azotowe są połączone wiązaniami wodorowymi. Podobnie jak w DNA, RNA ma 4 zasady azotowe: adeninę,cytozyna, guanina i uracyl. W tych związkach adenina jest zawsze powiązana z uracylem, a guanina, jak zwykle, z cytozyną.
Dlaczego nukleotyd ma przedrostek ribo-? Po prostu, wszystkie liniowe polimery, które mają rybozę zamiast pentozy u podstawy nukleotydu, nazywane są rybonukleinami. A transferowe RNA to jeden z 3 rodzajów właśnie takiego polimeru rybonukleinowego.
Struktura tRNA: biochemia
Przyjrzyjmy się najgłębszym warstwom struktury molekularnej. Te nukleotydy mają 3 składniki:
- Sacharoza, ryboza jest zaangażowana we wszystkie rodzaje RNA.
- Kwas fosforowy.
- Zasady azotowe. Są to puryny i pirymidyny.
Zasady azotowe są połączone silnymi wiązaniami. Zwyczajowo zasady dzieli się na purynę i pirymidynę.
Puryny to adenina i guanina. Adenina odpowiada nukleotydowi adenylowemu dwóch połączonych ze sobą pierścieni. A guanina odpowiada temu samemu „jednopierścieniowemu” nukleotydowi guaninowemu.
Piramidyny to cytozyna i uracyl. Pirymidyny mają strukturę jednopierścieniową. W RNA nie ma tyminy, ponieważ jest ona zastępowana przez pierwiastek, taki jak uracyl. Jest to ważne, aby zrozumieć, zanim przyjrzymy się innym cechom strukturalnym tRNA.
Typy RNA
Jak widać, struktury TRNA nie da się krótko opisać. Musisz zagłębić się w biochemię, aby zrozumieć cel cząsteczki i jej prawdziwą strukturę. Jakie inne nukleotydy rybosomalne są znane? Istnieją również kwasy nukleinowe matrycowe lub informacyjne i rybosomalne. W skrócie RNA i RNA. Wszystkie 3cząsteczki ściśle ze sobą współpracują w komórce, dzięki czemu organizm otrzymuje prawidłowo ustrukturyzowane globulki białkowe.
Nie można sobie wyobrazić pracy jednego polimeru bez pomocy dwóch innych. Cechy strukturalne tRNA stają się bardziej zrozumiałe w połączeniu z funkcjami, które są bezpośrednio związane z pracą rybosomów.
Struktura IRNA, tRNA, RRNA jest podobna pod wieloma względami. Wszystkie mają bazę rybozy. Jednak ich struktura i funkcje są inne.
Odkrycie kwasów nukleinowych
Szwajcar Johann Miescher znalazł makrocząsteczki w jądrze komórkowym w 1868 roku, nazwane później nukleinami. Nazwa „nukleiny” pochodzi od słowa (jądro) – jądro. Chociaż nieco później odkryto, że u jednokomórkowych stworzeń, które nie mają jądra, substancje te są również obecne. W połowie XX wieku za odkrycie syntezy kwasów nukleinowych przyznano Nagrodę Nobla.
Funkcje TRNA w syntezie białek
Sama nazwa - transfer RNA mówi o głównej funkcji cząsteczki. Ten kwas nukleinowy „przynosi” ze sobą niezbędny aminokwas wymagany przez rybosomalny RNA do wytworzenia określonego białka.
Cząsteczka tRNA ma kilka funkcji. Pierwsza to rozpoznanie kodonu IRNA, druga funkcja to dostarczanie elementów budulcowych – aminokwasów do syntezy białek. Kilku więcej ekspertów wyróżnia funkcję akceptora. To znaczy dodawanie aminokwasów zgodnie z zasadą kowalencyjną. Enzym, taki jak syntaza aminocyl-tRNA, pomaga „przyłączyć” ten aminokwas.
Jak jest powiązana struktura tRNA z jegoFunkcje? Ten szczególny kwas rybonukleinowy jest ułożony w taki sposób, że po jednej jego stronie znajdują się zasady azotowe, które zawsze są połączone parami. Są to znane nam elementy - A, U, C, G. Na antykodon - odwrotny zestaw elementów, które oddziałują z kodonem na zasadzie komplementarności, składają się dokładnie 3 "litery" lub zasady azotowe.
Ta ważna cecha strukturalna tRNA zapewnia brak błędów podczas dekodowania matrycowego kwasu nukleinowego. W końcu to od dokładnej sekwencji aminokwasów zależy, czy białko, którego organizm potrzebuje w danym momencie, jest syntetyzowane prawidłowo.
Funkcje budynku
Jakie są cechy strukturalne tRNA i jego biologiczna rola? To bardzo stara konstrukcja. Jego rozmiar to około 73 - 93 nukleotydów. Masa cząsteczkowa substancji wynosi 25 000–30 000.
Strukturę drugorzędowej struktury tRNA można rozłożyć, badając 5 głównych elementów cząsteczki. Tak więc ten kwas nukleinowy składa się z następujących elementów:
- pętla kontaktowa enzymu;
- pętla do kontaktu z rybosomem;
- pętla antykodonowa;
- trzpień akceptora;
- sam antykodon.
A także przydziel małą pętlę zmiennej w strukturze drugorzędowej. Jedno ramię we wszystkich typach tRNA jest takie samo - pień składający się z dwóch reszt cytozyny i jednej adenozyny. To w tym miejscu dochodzi do połączenia z 1 z 20 dostępnych aminokwasów. Każdy aminokwas ma osobny enzym – własny aminoacylo-tRNA.
Wszystkie informacje, które szyfrują strukturę wszystkichkwasy nukleinowe znajdują się w samym DNA. Struktura tRNA we wszystkich żywych istotach na planecie jest prawie identyczna. Będzie wyglądać jak liść podczas oglądania w 2D.
Jednak, jeśli spojrzysz na objętość, cząsteczka przypomina strukturę geometryczną w kształcie litery L. Jest to uważane za trzeciorzędową strukturę tRNA. Ale dla wygody studiowania zwyczajowo się wizualnie „rozkręca”. Struktura trzeciorzędowa powstaje w wyniku interakcji elementów struktury drugorzędowej, tych części, które wzajemnie się uzupełniają.
Ramiona lub pierścienie tRNA odgrywają ważną rolę. Na przykład jedno ramię jest wymagane do wiązania chemicznego z określonym enzymem.
Cechą charakterystyczną nukleotydu jest obecność ogromnej liczby nukleozydów. Istnieje ponad 60 rodzajów tych drugorzędnych nukleozydów.
Struktura tRNA i kodowanie aminokwasów
Wiemy, że antykodon tRNA ma długość 3 cząsteczek. Każdy antykodon odpowiada określonemu, „osobowemu” aminokwasowi. Ten aminokwas jest połączony z cząsteczką tRNA za pomocą specjalnego enzymu. Gdy tylko 2 aminokwasy się połączą, wiązania z tRNA zostają zerwane. Wszystkie związki chemiczne i enzymy są potrzebne do wymaganego czasu. W ten sposób struktura i funkcje tRNA są ze sobą powiązane.
W komórce jest 61 rodzajów takich cząsteczek. Warianty matematyczne mogą być 64. Brakuje jednak 3 rodzajów tRNA, ponieważ dokładnie taka liczba kodonów stop w IRNA nie ma antykodonów.
Interakcja IRNA i TRNA
Rozważmy oddziaływanie substancji z MRNA i RRNA, a także cechy strukturalne TRNA. Struktura i celmakrocząsteczki są ze sobą połączone.
Struktura IRNA kopiuje informacje z oddzielnej sekcji DNA. Samo DNA jest zbyt dużym połączeniem cząsteczek i nigdy nie opuszcza jądra. Dlatego potrzebny jest pośredniczący RNA - informacyjny.
Na podstawie sekwencji cząsteczek skopiowanych przez RNA rybosom buduje białko. Rybosom jest oddzielną strukturą polinukleotydową, której strukturę należy wyjaśnić.
Interakcja rybosomalnego tRNA
Rybosomalne RNA to ogromne organelle. Jego masa cząsteczkowa wynosi 1 000 000 - 1 500 000. Prawie 80% całkowitej ilości RNA to nukleotydy rybosomalne.
To tak jakby przechwytuje łańcuch IRNA i czeka na antykodony, które przyniosą ze sobą cząsteczki tRNA. Rybosomalne RNA składa się z 2 podjednostek: małej i dużej.
Rybosom nazywany jest „fabryką”, ponieważ w tym organelli zachodzi cała synteza substancji niezbędnych do codziennego życia. Jest to również bardzo stara struktura komórkowa.
Jak zachodzi synteza białek w rybosomach?
Struktura tRNA i jego rola w syntezie białek są ze sobą powiązane. Antykodon znajdujący się po jednej ze stron kwasu rybonukleinowego nadaje się w swojej postaci do głównej funkcji - dostarczania aminokwasów do rybosomu, gdzie następuje stopniowe przyporządkowanie białka. Zasadniczo TRNA działa jako pośrednik. Jego zadaniem jest jedynie doprowadzenie niezbędnego aminokwasu.
Gdy informacje są odczytywane z jednej części IRNA, rybosom przesuwa się dalej wzdłuż łańcucha. Matryca jest potrzebna tylko do transmisjizakodowane informacje o konfiguracji i funkcji pojedynczego białka. Następnie kolejne tRNA zbliża się do rybosomu z jego zasadami azotowymi. Dekoduje również następną część RNC.
Dekodowanie odbywa się w następujący sposób. Zasady azotowe łączą się na zasadzie komplementarności w taki sam sposób, jak w samym DNA. W związku z tym TRNA widzi, gdzie musi „zacumować” i do którego „hangaru” wysłać aminokwas.
Następnie w rybosomie wybrane w ten sposób aminokwasy zostają chemicznie związane, krok po kroku powstaje nowa liniowa makrocząsteczka, która po zakończeniu syntezy skręca się w kulkę (kulkę). Zużyte tRNA i IRNA, które spełniły swoją funkcję, są usuwane z „fabryki” białek.
Gdy pierwsza część kodonu łączy się z antykodonem, określana jest ramka odczytu. Następnie, jeśli z jakiegoś powodu nastąpi przesunięcie ramki, jakiś znak białka zostanie odrzucony. Rybosom nie może interweniować w ten proces i rozwiązać problemu. Dopiero po zakończeniu procesu 2 podjednostki rRNA są ponownie łączone. Średnio na każde 104 aminokwasów występuje 1 błąd. Na każde 25 już zmontowanych białek z pewnością wystąpi co najmniej 1 błąd replikacji.
TRNA jako cząsteczki reliktu
Ponieważ tRNA mogło istnieć w czasie powstania życia na Ziemi, nazywa się je cząsteczką reliktu. Uważa się, że RNA jest pierwszą strukturą, która istniała przed DNA, a następnie ewoluowała. Hipoteza świata RNA - sformułowana w 1986 roku przez laureata W altera Gilberta. Jednak, aby udowodnićto wciąż trudne. Teorii bronią oczywiste fakty - cząsteczki tRNA są w stanie przechowywać bloki informacji i jakoś tę informację implementować, czyli działać.
Ale przeciwnicy teorii twierdzą, że krótki okres życia substancji nie może zagwarantować, że tRNA jest dobrym nośnikiem jakichkolwiek informacji biologicznych. Te nukleotydy ulegają szybkiej degradacji. Czas życia tRNA w komórkach ludzkich wynosi od kilku minut do kilku godzin. Niektóre gatunki mogą trwać do jednego dnia. A jeśli mówimy o tych samych nukleotydach w bakteriach, to terminy są znacznie krótsze - do kilku godzin. Ponadto struktura i funkcje tRNA są zbyt złożone, aby cząsteczka mogła stać się podstawowym elementem biosfery Ziemi.
